崔 燕，朱 麟，尚海濤，宣曉婷，俞靜芬，林旭東，康孟利，凌建剛,2，*

(1.寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所， 浙江 寧波 315040；2.浙江大學(xué) 生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院， 浙江 杭州 310058)

南美白對蝦(Penaeusvannamei)，學(xué)名凡納濱對蝦，為我國重要經(jīng)濟(jì)蝦類。冷凍是對蝦主要貯藏、流通的方式，解凍是其加工、消費(fèi)的必經(jīng)環(huán)節(jié)，也是保證產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵過程。因此，為提高解凍效率并有效控制產(chǎn)品品質(zhì)，選擇合適的解凍方式至關(guān)重要。

目前，水、空氣等傳統(tǒng)解凍是家庭和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的解凍方式，存在資源浪費(fèi)、耗時、微生物增殖快或過程不可控等問題[1]。為克服傳統(tǒng)解凍存在的問題，超高壓[2]、低溫高濕[3]等現(xiàn)代解凍技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其中低溫高濕解凍技術(shù)在提高效率、保持品質(zhì)的同時，兼?zhèn)涑杀镜?、適用性強(qiáng)等優(yōu)勢，在解凍領(lǐng)域備受關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，高濕利于解凍，4 ℃高濕環(huán)境中牛肉解凍速率是低濕環(huán)境的3倍[4]；與常規(guī)空氣解凍相比，牛、雞等畜禽肉品汁液、營養(yǎng)流失及蛋白質(zhì)氧化程度顯著降低，肉色、質(zhì)構(gòu)及肌肉微觀結(jié)構(gòu)保持良好[3,5-6]。同時，低溫高濕解凍在彭澤鯽[7]、鯧魚[8]等水產(chǎn)品中亦表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。然而，目前低溫高濕解凍技術(shù)在水產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用研究的報道并不多，對南美白對蝦解凍及其品質(zhì)影響的研究也鮮有報道。

本文系統(tǒng)分析低溫高濕與傳統(tǒng)解凍對南美白對蝦解凍效率及肌肉保水性、脂質(zhì)氧化、肌原纖維蛋白生化特性等品質(zhì)的影響，以期為低溫高濕解凍技術(shù)在南美白對蝦中的應(yīng)用推廣提供理論依據(jù)及技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活南美白對蝦購于寧波路林水產(chǎn)交易市場(8月)，供氧條件下快速運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室，挑選個體、顏色、質(zhì)量((13±1)g)相近的用于實(shí)驗(yàn)。Ca2+-ATPase試劑盒，南京建成生物工程研究所；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

低溫高濕解凍機(jī)，天津大遠(yuǎn)東制冷設(shè)備有限公司；RX4116ATN型溫濕度記錄儀，杭州美控自動化技術(shù)有限公司；TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems公司；CR- 5型色差儀，日本柯尼卡美能達(dá)公司；FE- 28型pH計，梅特勒- 托利多(上海)儀器公司；MS105DU型電子分析天平，Mettler Toledo儀器有限公司；752S型紫外- 可見分光光度計，上海棱光技術(shù)有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品處理

對蝦冰水致死、洗凈、瀝干后，一部分作為新鮮對照組直接進(jìn)行指標(biāo)測定，其余真空包裝(10只/包)后置于-80 ℃冰箱速凍，待中心溫度達(dá)到-18 ℃后轉(zhuǎn)移至-18 ℃冰箱凍藏備用。

樣品隨機(jī)分成7組(每組8包)，采用如下7種方式進(jìn)行解凍，將溫度傳感器探頭插入樣品中心，實(shí)時監(jiān)測中心溫度變化，待中心溫度達(dá)到0～2 ℃時視為解凍終點(diǎn)，記錄解凍時間并進(jìn)行指標(biāo)測定。

1)低溫高濕解凍(LT)：分別于-1～1 ℃(LT- 1- 1組)、2～4 ℃(LT2- 4組)、5～7 ℃(LT5- 7組)和8～10 ℃(LT8- 10組)，RH≥95%條件下進(jìn)行解凍。

2)低溫空氣解凍(LAT)：4 ℃冰箱，RH為80%±2%條件下進(jìn)行解凍。

3)自然空氣解凍(NAT)：于周圍沒有熱源的實(shí)驗(yàn)桌上進(jìn)行解凍，空氣溫度為(25±1) ℃，RH為65%±2%。

4)靜水解凍(WIT)：于(25±1) ℃水浴中進(jìn)行解凍，蝦與水的質(zhì)量比約1∶5。

1.3.2保水性測定

以解凍、蒸煮、總汁液流失率及持水力評價肌肉保水性，測定參照文獻(xiàn)[8]進(jìn)行?？傊毫魇蕿榻鈨雠c蒸煮汁液流失率之和。

1.3.3色澤測定

對蝦去殼并沿背部中線剖開，使用CR- 5型色差儀測定樣品內(nèi)部剖面的L*、a*、b*值，并計算其總色差(ΔE)，進(jìn)行10次平行實(shí)驗(yàn)，ΔE計算見式(1)：

ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2。

(1)

式(1)中，ΔL*、Δa*、Δb*分別為處理組與新鮮對照組L*值、a*值、b*值之差。

1.3.4質(zhì)構(gòu)特性測定

采用TPA模式對蝦仁(第二腹節(jié))的硬度、彈性、咀嚼度和回復(fù)性進(jìn)行測定。測試參數(shù)：P5探頭，下行速度2 mm/s，下壓和回升速度1 mm/s，下壓深度5 mm，觸發(fā)力0.05 N，停留間隔時間5 s。平行實(shí)驗(yàn)12次。

1.3.5pH值測定

參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品pH值的測定》(GB/T 5009.237—2016)進(jìn)行。

1.3.6硫代巴比妥酸值測定

參考Xuan等[9]方法，利用丙二醛(malondialdehyde，MDA)在酸性條件下加熱可與硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid reactive substances，TBARS)發(fā)生顯色反應(yīng)的特性，測定對蝦TBARS值。TBARS值以每千克樣品中MDA的毫克數(shù)表示(mg/kg)。

1.3.7蛋白質(zhì)指標(biāo)測定

1.3.7.1 肌原纖維蛋白提取

參考文獻(xiàn)[10]，4 ℃下進(jìn)行提取，提取液分裝于-80 ℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.7.2 總巰基含量測定

采用Ellman試劑法進(jìn)行總巰基(total sulfhydryl，T- SH)含量測定[11]。吸取0.25 mL肌原纖維蛋白溶液與2.5 mL 0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(含8 mol/L尿素，pH值8.0)混合，加入50 μL 10 mmol/L 5,5′-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)溶液，40 ℃水浴15 min，測定412 nm處吸光度。雙縮脲法測定樣品蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度，使用摩爾消光系數(shù)13 600 L/(mol·cm)計算T- SH含量，結(jié)果表示為μmol/mg(以每毫克蛋白質(zhì)計)。

1.3.7.3 羰基含量測定

羰基含量參考朱文慧等[12]方法進(jìn)行。雙縮脲法測定樣品蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度，使用摩爾消光系數(shù)22 000 L/(mol·cm)計算羰基含量，結(jié)果以nmol/mg表示，以每毫克蛋白質(zhì)計。

1.3.7.4 表面疏水性測定

根據(jù)文獻(xiàn)[13]對肌原纖維蛋白表面疏水性進(jìn)行測定，其值以每毫克蛋白質(zhì)所結(jié)合的溴酚藍(lán)量表示(μg/mg)。

1.3.7.5 Ca2+-ATPase活性測定

按試劑盒說明進(jìn)行測定，結(jié)果以每小時每毫克蛋白質(zhì)中ATP酶分解ATP所釋放的無機(jī)磷的量表示(μmol/(mg·h))。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，應(yīng)用SPSS 18.0軟件以one-way ANOVA 法及Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較和差異顯著性分析，同時分析指標(biāo)間相關(guān)性，P<0.05表示存在顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 解凍方式對南美白對蝦解凍時間的影響

不同解凍方式的解凍時間差異見圖1。靜水解凍顯著快于所有空氣解凍(P<0.05)；與自然空氣解凍相比，LT8- 10、LT5- 7、LT2- 4組解凍時間分別下降62.45%、39.11%和9.14%(P<0.05)；LT- 1- 1組解凍時間僅為低溫空氣解凍的59.80%，表明高濕利于解凍，可大幅提高解凍速率。這與高濕條件下水蒸氣發(fā)生冷凝釋放大量潛熱，并在蝦體表面不斷形成水膜密切相關(guān)，因水的比熱遠(yuǎn)大于空氣，傳熱速率大幅提高，故能有效縮短解凍時間。這一發(fā)現(xiàn)與鯧魚低溫高濕解凍研究結(jié)果相似，相同溫度下(4 ℃)，高濕條件解凍時間僅為低溫空氣解凍的68.01%[8]。

不同字母表示差異顯著(P圖1 不同解凍方法對南美白對蝦解凍時間的影響Fig.1 Effects of different thawing methods on thawing time of Penaeus vannamei

2.2 解凍方式對南美白對蝦肌肉保水性的影響

汁液流失率是衡量肌肉保水性的重要指標(biāo)，影響產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)和感官特性。速凍- 解凍過程造成了蝦體汁液的嚴(yán)重流失(表1)，各組汁液流失率較新鮮對照組均顯著上升(P<0.05)。較傳統(tǒng)解凍，低溫高濕可有效降低對蝦在解凍過程中的汁液流失(P<0.05)，解凍汁液流失率較低溫空氣組下降19.95%～76.60%。這一結(jié)果與牛肉[5]、鯧魚[8]等低溫高濕解凍研究結(jié)果相似。對于蒸煮汁液流失率而言，低溫高濕較傳統(tǒng)解凍下降明顯，其中LT- 1- 1組最低，為25.09%，顯著低于傳統(tǒng)解凍(P<0.05)。與傳統(tǒng)解凍相比，低溫高濕(-1～7 ℃)解凍的總汁液流失率顯著下降(P<0.05)，下降程度隨溫度下降呈上升趨勢。Li等[5]也發(fā)現(xiàn)，低溫高濕解凍較低溫空氣解凍可顯著降低牛肉的汁液流失。這可能是低溫高濕條件下，蝦體表面不斷形成水膜，阻止水分散失并隔絕氧氣，從而減緩生化反應(yīng)、抑制腐敗微生物滋生，加速細(xì)胞復(fù)水并維持肌細(xì)胞完整性和保水性，進(jìn)而降低了解凍過程中汁液流失。

解凍后對蝦的持水力發(fā)生了不同程度變化。靜水、自然空氣和LT8- 10解凍后，離心失水率顯著增加(P<0.05)，其中自然空氣解凍的持水力最差，這可能是解凍溫度相對較高，蛋白酶活性較強(qiáng)，從而影響肌肉蛋白結(jié)構(gòu)，造成持水能力下降。然而，低溫高濕解凍組(-1～7 ℃)的離心失水率較靜水、自然空氣解凍明顯下降(P<0.05)，甚至恢復(fù)至新鮮值水平，表明7 ℃及以下低溫高濕解凍能有效減緩解凍過程造成的對蝦肌肉持水力的降低。

綜上表明，7 ℃及以下低溫高濕解凍可有效減緩對蝦保水性的下降，降低解凍過程中營養(yǎng)物質(zhì)等的流失。

2.3 解凍方式對南美白對蝦色澤的影響

解凍后對蝦肌肉發(fā)白，各組L*值均呈顯著上升趨勢(P<0.05)，其中低溫空氣解凍組變化最大，見表2。各處理組a*值、b*值在解凍后均顯著低于新鮮值(P<0.05)，肌肉顏色呈現(xiàn)向藍(lán)綠色變化的趨勢，且不同解凍方式對肌肉a*值、b*值的影響存在明顯差異(P<0.05)，其中LT2- 4組的變化程度最小，色澤保持相對較好。但從ΔE數(shù)值看，除靜水與低溫空氣解凍間存在顯著差異外(P<0.05)，其他組別之間差異不顯著(P>0.05)，表明不同解凍方式對蝦仁色澤無明顯影響。

表1 不同解凍方法對南美白對蝦保水性的影響

不同字母表示同列數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)。

表2 不同解凍方法對南美白對蝦色澤的影響

不同字母表示同列數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)。

2.4 解凍方式對南美白對蝦質(zhì)構(gòu)的影響

對蝦的硬度、彈性、咀嚼性及回復(fù)性在冷凍- 解凍后均顯著下降(P<0.05)，見表3。這是因?yàn)楸?xì)胞的破壞導(dǎo)致了蝦體變軟，質(zhì)構(gòu)劣變。靜水和自然空氣解凍后，質(zhì)構(gòu)下降最為明顯，這可能與其較高的解凍汁液流失率及離心失水率相關(guān)(表1)。低溫高濕解凍后，各組的4項質(zhì)構(gòu)參數(shù)均顯著高于靜水解凍(P<0.05)，硬度和咀嚼性顯著高于自然空氣解凍(P<0.05)；LT2- 4組質(zhì)構(gòu)保持最佳，硬度和咀嚼性較傳統(tǒng)解凍顯著提高(P<0.05)，表明低溫高濕解凍較3種傳統(tǒng)解凍能延緩蝦體質(zhì)構(gòu)參數(shù)的下降，質(zhì)構(gòu)特性得到較好保持。

表3 不同解凍方法對南美白對蝦質(zhì)構(gòu)的影響

不同字母表示同列數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)。

2.5 解凍方式對南美白對蝦pH值的影響

pH值是衡量水產(chǎn)品品質(zhì)變化的重要指標(biāo)，亦是衡量肌肉蛋白功能性的一項重要指標(biāo)。解凍后對蝦pH值均呈現(xiàn)出明顯上升趨勢(P<0.05)，其中自然空氣解凍組pH值增幅最大，見圖2。這是因?yàn)槠浣鈨鰷囟容^高且時間較長，蛋白酶活性較高且微生物繁殖加快，蛋白質(zhì)被逐漸分解成氨基酸、氨及胺類等堿性物質(zhì)，從而導(dǎo)致pH值明顯上升。與傳統(tǒng)空氣解凍相比，低溫高濕解凍組pH值均顯著下降(P<0.05)，表明低溫高濕有助于更好地保持對蝦的新鮮度和品質(zhì)，這可能是因?yàn)楦邼駰l件下解凍時間相對較短，且水膜的形成可隔絕氧氣，進(jìn)而抑制生化反應(yīng)及微生物滋生。

不同字母表示差異顯著(P圖2 不同解凍方法對南美白對蝦pH值的影響Fig.2 Effects of different thawing methods on pH of Penaeus vannamei

2.6 解凍方式對南美白對蝦脂質(zhì)氧化的影響

TBARS值是判斷脂肪氧化程度的重要指標(biāo)，脂肪氧化產(chǎn)生的醛類物質(zhì)(如MDA)是引起品質(zhì)劣變的重要原因，國際推薦以1～2 mg/kg作為水產(chǎn)品脂肪氧化閾值[14-15]。解凍后各組TBARS值均未超過閾值，但與新鮮對照組相比，均發(fā)生了不同程度的上升，見圖3。其中，低溫空氣解凍組脂質(zhì)氧化程度最高，這與其較長的解凍時間密切相關(guān)(圖1)；靜水、自然空氣解凍TBARS值較高則與其解凍溫度較高相關(guān)。然而，低溫高濕解凍下脂質(zhì)氧化程度較3種傳統(tǒng)解凍方式均顯著下降(P<0.05)，其中LT- 1- 1組和LT8- 10組甚至降至新鮮值水平，這主要是由于蝦體表面水膜的形成，降低了脂質(zhì)與空氣的接觸機(jī)會，抑制脂質(zhì)氧化反應(yīng)發(fā)生。

不同字母表示差異顯著(P圖3 不同解凍方法對南美白對蝦脂質(zhì)氧化的影響Fig.3 Effects of different thawing methods on lipid oxidation of Penaeus vannamei

2.7 解凍方式對南美白對蝦蛋白質(zhì)氧化的影響

大量文獻(xiàn)顯示，水產(chǎn)品在冷凍- 解凍過程中會發(fā)生蛋白質(zhì)氧化，從而導(dǎo)致品質(zhì)劣變[16-17]。本實(shí)驗(yàn)中亦發(fā)現(xiàn)同樣現(xiàn)象，對蝦在不同方式解凍后肌原纖維蛋白發(fā)生了不同程度的氧化(圖4)。對比各蛋白質(zhì)氧化指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，3種傳統(tǒng)解凍處理后T- SH含量明顯下降(P<0.05)，而低溫高濕解凍組T- SH含量雖有所下降，但與新鮮值無顯著差異(P>0.05)；低溫高濕解凍(-1～7 ℃)后，羰基含量有所上升，但上升程度顯著低于靜水和自然空氣解凍組(P<0.05)，其中LT5- 7組羰基含量與新鮮值相當(dāng)；LT2- 4和LT5- 7組表面疏水性顯著低于3種傳統(tǒng)解凍方式(P<0.05)，其中LT2- 4組水平與新鮮值相當(dāng)。綜合蛋白質(zhì)氧化指標(biāo)來看，7 ℃以下低溫高濕解凍明顯優(yōu)于傳統(tǒng)解凍，可顯著降低解凍過程中肌原纖維蛋白氧化，這與鯧魚低溫高濕解凍中的發(fā)現(xiàn)一致[9]，高濕條件下解凍速率加快，從而縮短對蝦在空氣中的暴露時間，同時對蝦表面形成水膜隔絕氧氣，進(jìn)而減少微生物滋生和生化反應(yīng)，降低蛋白質(zhì)分子解折疊，減少巰基、疏水基團(tuán)等的暴露，從而抑制蛋白質(zhì)氧化的發(fā)生。

不同字母表示差異顯著(P圖4 不同解凍方法對南美白對蝦蛋白質(zhì)氧化的影響Fig.4 Effects of different thawing methods on protein oxidation of Penaeus vannamei

2.8 解凍方式對南美白對蝦Ca2+-ATPase的影響

不同解凍方式對應(yīng)的Ca2+-ATPase活性如圖5。低溫高濕解凍組Ca2+-ATPase活性均顯著高于傳統(tǒng)解凍方式(P<0.05)，表明低溫高濕解凍可有效降低解凍過程中蛋白質(zhì)的變性程度。Ca2+-ATPase的活性主要來源于肌球蛋白的頭部結(jié)構(gòu)，Cao等[18]認(rèn)為其活性的下降與肌球蛋白活性部位巰基的氧化密切相關(guān)。Reza等[19]認(rèn)為冰晶機(jī)械作用引發(fā)肌球蛋白球狀頭部構(gòu)象改變，致使疏水殘基暴露，分子聚合，從而導(dǎo)致Ca2+-ATPase活性的下降。另有研究發(fā)現(xiàn)，Ca2+-ATPase活性的下降可能是由于肌肉保水能力下降，引發(fā)蛋白- 蛋白相互作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生重組[20]。

不同字母表示差異顯著(P圖5 不同解凍方法對南美白對蝦Ca2+-ATPase活性的影響Fig.5 Effects of different thawing methods on Ca2+-ATPase activity of Penaeus vanname

2.9 相關(guān)性分析

解凍后對蝦19個指標(biāo)的相關(guān)性分析如表4。解凍時間對保水性(蒸煮、總汁液流失率和離心失水率)、色澤(L*、a*、b*和ΔE)、氧化(TBARS值和T- SH含量)及變性(Ca2+-ATPase活性)指標(biāo)有顯著或極顯著的影響。保水性指標(biāo)與質(zhì)構(gòu)指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)，表明高保水性有助于對蝦質(zhì)構(gòu)的保持，LT2- 4組解凍后質(zhì)構(gòu)保持較好可能與其較高的保水能力相關(guān)。TBARS值、羰基含量、表面疏水性與保水性指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；T- SH值則與保水性指標(biāo)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，表明脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化與肌肉持水能力的下降密切相關(guān)，7 ℃以下低溫高濕解凍組對蝦保持較高保水性(表1)的部分原因是其較低的TBARS值、羰基含量、表面疏水性水平及較高的T- SH含量(圖4)。Ca2+-ATPase活性則與保水性指標(biāo)、TBARS值、羰基含量、表面疏水性呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與T- SH值呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。對蝦經(jīng)傳統(tǒng)方式解凍后Ca2+-ATPase活性較低，可能與其較低的保水能力，較高的脂質(zhì)、巰基氧化程度，以及蛋白質(zhì)構(gòu)象變化等有關(guān)。

表4 解凍后南美白對蝦各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

*表示相關(guān)性顯著(P<0.05)，**表示相關(guān)性極顯著(P<0.01)。

3 結(jié) 論

解凍條件對南美白對蝦品質(zhì)有顯著影響。傳統(tǒng)解凍條件下，對蝦汁液流失較大，解凍汁液流失尤為突出，蝦肉脂質(zhì)、蛋白質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)變性嚴(yán)重。高濕可有效提高解凍速率，解凍時間較傳統(tǒng)空氣解凍明顯縮短。-1～7 ℃高濕解凍后，對蝦保水性較高，解凍汁液、總汁液流失率均顯著低于傳統(tǒng)解凍，蒸煮汁液流失率及離心失水率則顯著低于靜水、自然空氣解凍；2～4 ℃高濕解凍下對蝦質(zhì)構(gòu)保持最佳。相較于傳統(tǒng)解凍，低溫高濕解凍脂質(zhì)、蛋白質(zhì)氧化程度明顯下降，TBARS值顯著降低，T- SH水平顯著升高；而羰基含量較靜水、自然空氣解凍顯著下降，表面疏水性則顯著低于自然空氣解凍；且蛋白質(zhì)變性程度較低，Ca2+-ATPase活性顯著高于傳統(tǒng)解凍。綜合解凍效率及品質(zhì)，低溫高濕解凍在保證效率的同時能較好維持對蝦的保水性，并有效延緩脂質(zhì)氧化及肌原纖維蛋白氧化、變性，是一種高效、高品質(zhì)的解凍方式，值得進(jìn)一步深入研究。